1.3電路的基本元件《第一章直流電路》學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟練掌握電阻元件的概念、伏安關(guān)系和功率的計(jì)算2.熟悉電感元件的概念及其伏安關(guān)系3.熟悉電容元件的概念及其伏安關(guān)系1.3.1電阻元件電阻和電子元件電荷在電場(chǎng)力作用下做定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常要受到阻礙作用，克服電場(chǎng)力做功，此時(shí)對(duì)應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換是電能轉(zhuǎn)換為熱能。物體對(duì)電流的這種阻礙作用稱(chēng)為該物體的電阻，用符號(hào)R表示。電阻的單位是歐姆（Ω），簡(jiǎn)稱(chēng)為歐。工程上常用還有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）等。電阻元件是對(duì)電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件的總稱(chēng)，如電阻器、白熾燈、電熱器等。1.3.1電阻元件在一定溫度條件下，勻質(zhì)導(dǎo)體的電阻值與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。R=LA國(guó)際單位制（SI）中，R

是導(dǎo)體的電阻，單位是歐[姆]（Ω）Ρ

是導(dǎo)體的電阻率，單位是歐[姆]米（Ω·m）L是導(dǎo)體的長(zhǎng)度，單位是米（m）A是導(dǎo)體的橫截面積，單位是平方米（m2）ρ電阻和電子元件1.3.1電阻元件導(dǎo)體的電阻還受溫度影響，一般金屬的導(dǎo)體隨溫度的升高而增大，某些熱敏電阻的電阻隨溫度的升高而減小，康銅、錳銅等合金的電阻隨溫度變化極小。表征導(dǎo)電能力的還有一個(gè)參數(shù)，就是電阻的倒數(shù)稱(chēng)作電導(dǎo)，用G來(lái)表示。G=1R國(guó)際單位制（SI）中，電導(dǎo)的單位是西[門(mén)子]（S）電導(dǎo)值越大，電阻值越小，阻礙作用越大。電阻和電子元件1.3.1電阻元件電路元件兩端電壓與通過(guò)的電流的關(guān)系稱(chēng)為伏安關(guān)系。電阻元件的伏安關(guān)系可以用歐姆定律來(lái)描述。電阻元件的伏安關(guān)系電壓與電流為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，如圖1-14（a）所示歐姆定律表示為：

圖1-14（a）1.3.1電阻元件電路元件兩端電壓與通過(guò)的電流的關(guān)系稱(chēng)為伏安關(guān)系。電阻元件的伏安關(guān)系可以用歐姆定律來(lái)描述。電阻元件的伏安關(guān)系電壓與電流為非關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，如圖1-14（b）所示，歐姆定律表示為：

圖1-14（b）1.3.1電阻元件如果電阻元件的電阻值是常數(shù)，則為線(xiàn)性電阻，歐姆定律的圖形表示--伏安特性曲線(xiàn)是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)。電阻元件的伏安關(guān)系圖電阻元件的伏安特性曲線(xiàn)1.3.1電阻元件若電阻值不是常數(shù)稱(chēng)為非線(xiàn)性電阻元件，其伏安特性曲線(xiàn)是一條曲線(xiàn)，如圖所示曲線(xiàn)是二極管的伏安特性。電阻元件的伏安關(guān)系圖電阻元件的伏安特性曲線(xiàn)1.3.1電阻元件電阻元件的伏安關(guān)系對(duì)于接在電路a、b兩點(diǎn)間的電阻R

而言若R=0（或G→∞），稱(chēng)a、b兩點(diǎn)短路若此時(shí)電流為有限值則電壓恒為零若R→∞（或G=0）時(shí)，稱(chēng)a、b兩點(diǎn)間開(kāi)路若此時(shí)電壓為有限值則電流恒為零1.3.1電阻元件電阻的功率若u、i

為關(guān)聯(lián)參考方向，則電阻R上消耗的功率為p=ui=i2R若u、i為非關(guān)聯(lián)參考方向，則電阻R的功率為p=-ui=i2R無(wú)論是關(guān)聯(lián)參考方向還是非關(guān)聯(lián)參考方向下，電阻功率p=i2R>0，說(shuō)明電阻是耗能元件。1.3.2電感元件電感和電感元件電子電路及電子設(shè)備（如變壓器、日光燈鎮(zhèn)流器、開(kāi)關(guān)電源等）中都有導(dǎo)線(xiàn)繞制的線(xiàn)圈，這些由導(dǎo)線(xiàn)繞制的線(xiàn)圈稱(chēng)為電感器。若只考慮電感線(xiàn)圈的磁場(chǎng)效應(yīng)而忽略電阻的熱效應(yīng)，此時(shí)電感器可視為理想電感元件，簡(jiǎn)稱(chēng)電感元件。電感元件是實(shí)際電感器的理想電路模型，用符號(hào)L

表示。電感元件的符號(hào)電感元件的符號(hào)1.3.2電感元件電感和電感元件電感元件的符號(hào)線(xiàn)圈的磁鏈當(dāng)線(xiàn)圈通過(guò)電流i

時(shí)，在線(xiàn)圈內(nèi)部及其周?chē)陀写磐é?。?duì)于N

匝均勻緊密繞制的線(xiàn)圈的總磁通NΦ，稱(chēng)為磁鏈

。1.3.2電感元件電感和電感元件

國(guó)際單位制（SI）中，磁鏈的單位為韋[伯]（Wb）電流的單位是安[培]（A）電感

L的單位為亨[利]（H）常用電感單位還有毫亨（mH）、微亨（μH）

1.3.2電感元件電感和電感元件線(xiàn)圈的電感系數(shù)是與通過(guò)的電流沒(méi)有關(guān)系的，它是由線(xiàn)圈的匝數(shù)、尺寸以及附近介質(zhì)的導(dǎo)磁性能等決定的。匝數(shù)越多，電感L

越大線(xiàn)圈截面積越大，電感L

越大。電感的作用是把電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能。1.3.2電感元件電感元件的伏安關(guān)系由電磁感應(yīng)定律可知，線(xiàn)圈中的電流i發(fā)生變化時(shí)，磁通Φ、磁鏈

也隨著變化，變化的磁鏈在線(xiàn)圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。

1.3.2電感元件電感元件的伏安關(guān)系若電感兩端電壓u與電流i為關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，如圖所示，u=-e，則電感的伏安關(guān)系為

電感元件的符號(hào)1.3.2電感元件電感元件的伏安關(guān)系

電感具有通直阻交的特性。1.3.3電容元件電容和電容元件電容器的典型結(jié)構(gòu)是由兩塊用絕緣材料（電介質(zhì)）隔開(kāi)的金屬半組成，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為平行板電容器。在忽略介質(zhì)及漏電損耗時(shí)，此時(shí)電容器可視為理想電容元件，簡(jiǎn)稱(chēng)電容元件（也稱(chēng)電容）。電容元件是實(shí)際電容器的理想電路模型，用符號(hào)C

表示。電感元件的符號(hào)電容元件的符號(hào)1.3.3電容元件電容和電容元件在外加電壓u

時(shí)，電容兩極板分別聚集等量的正、負(fù)電荷q。外加電壓u和極板電荷q的比值，稱(chēng)為電容器的電容C

，即國(guó)際單位制（SI）中，電壓國(guó)際單位為伏（V）電荷的單位為庫(kù)[侖]（C）電容的國(guó)際單位為法[拉]（F）實(shí)際應(yīng)用中常用微法（μC）和皮法（pC）

本量電容是描述電容器容納電荷的物理量。1.3.3電容元件電容和電容元件電容的大小和兩端電壓u

無(wú)關(guān)，僅與電容器的兩極板相互覆蓋面積A、兩極板間距d

和板間介質(zhì)介電常數(shù)ε有關(guān)，平行板電容器的電容為

電容C國(guó)際單位為法（F），兩板相互覆蓋面積A的單位為平方米（m2）,兩板間距單位為米（m），介電常數(shù)ε單位為法/米（F/m）。1.3.3電容元件電容和電容元件電容與兩板相互覆蓋面積成正比，面積越大電容越大，與兩板間距成反比，板間間距越小電容越大。電容的作用是把電能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能。1.3